观察丨氢能多元化利用提档加速

来源：《中国电力报》 时间：2024-03-19 11:06

中国能源新闻网记者 苏伟

　　近日，生态环境部等六部门联合印发《国家重点低碳技术征集推广实施方案》（以下简称《实施方案》）。《实施方案》强调以技术降碳潜力和降碳效果为目标导向，按照技术的先进性和成熟度，遴选具有降碳潜力、代表科技创新方向的示范类技术和降碳效果显著、适合规模化应用的技术予以推广。

　　氢能开发利用技术被列为拟推广技术范畴，突显了我国在氢能多元化利用方面取得的成绩。相关专家表示，随着《氢能产业发展中长期规划（2021~2035年）》的出台，我国氢能在交通、电力、化工、建筑及冶金等领域的应用“百花齐放”，很多应用技术已具备一定的先进性和成熟度。

交通领域氢能应用大刀阔斧

　　交通领域作为我国氢能应用的先行领域发展非常迅速，已成为我国氢能示范应用的重点领域，各地纷纷出台的氢能发展规划，大多将交通领域作为重点示范应用场景，极大地推动氢能在交通领域的应用。

　　东方电气（成都）氢能科技有限公司党委副书记、总经理黄果告诉记者，在交通领域应用的技术指标方面，我国近年来已取得快速提升，功率等级、功率密度、使用寿命等关键指标已与国际水平相当，有些甚至已经走在前面。在关键零部件方面，膜电极、电堆、空压机、氢气循环泵、加湿器等关键零部件已完全实现国产化。在基础材料方面，催化剂、质子交换膜、碳纸等国产化进程进一步加快，正在实现替代应用。黄果特别向记者介绍了东方电气在交通领域取得的成绩：在氢燃料电池产品序列上，东方电气已自主研发了40千瓦、60千瓦、80千瓦、110千瓦、200千瓦、270千瓦等系列产品，可覆盖轻中重各类商用车功率需求，并且在高原低温严寒地区得到了充分验证。在车型应用上，东方电气协同国内主流车企开发出物流车、重卡、混凝土运输车、渣土车、环卫车等20余种车型，在北京、四川、江苏、河北、甘肃、贵州等省市实现了批量应用和验证，氢能车辆安全运行里程超3300万千米，实现安全载客超3500万人次，在行业处于领先水平。

　　据了解，目前，我国在交通领域应用氢能日益普及。2022世界新能源汽车大会上，福田汽车推出了35吨级和49吨级液氢燃料电池重卡，两款液氢重卡分别搭载了60千克和100千克车载液氢燃料系统，匀速满载续航可达到700千米和1000千米，实现了国内液氢在民用领域的突破。2023年3月，国内首艘氢燃料电池动力工作船“三峡氢舟1号”在广东中山下水。其氢燃料电池额定输出功率500千瓦，最高航速可达到28千米/时，续航里程最高可达200千米。2023年3月25日，国内首款四座氢内燃机飞机验证机在沈阳某机场完成首飞，此飞机搭载一汽集团基于“红旗”汽油机研发的国内首款2.0升零排放增压直喷氢内燃机，是我国自主研制的第一架以氢内燃机为动力的通航飞机。2023年6月，中国中车首台“宁东号”氢动力机车在山西大同交付下线，这是我国首台由内燃机车改造而来的氢动力机车，也是全球装机功率最大的氢动力机车。

电氢耦合迈出坚实步伐

　　最新的研究表明，氢能与电力协同发展，能够为新型电力系统的建设和完善提供有效支撑。将氢能应用于新型电力系统“源—网—荷—储”各环节，构成电氢耦合发展生态模式，能够打破电网在新能源发电承载能力上的局限，使风光水等资源得到充分的开发利用。目前，我国在电氢耦合方面已迈出坚实步伐。

　　2021年12月30日和2022年9月29日，国家电投湖北公司鄂中区域公司荆门燃机项目相继完成我国首次、全球首例在重型燃机商业机组上实施高比例掺氢燃烧改造试验和科研攻关，燃气掺氢比例由15%提高到30%。燃机在掺氢运行过程中，系统各项指标稳定，整体方案可靠性得到充分验证。2022年3月国内首座3千瓦级“氨—氢”燃料电池发电站交付中国铁塔龙岩分公司，现已成功发电并稳定运行。“氨—氢”燃料电池发电站具有绿色、高效、无噪声的特点，以及长续航、远程可操控的优势。2022年7月6日，国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安投运，标志着我国首次实现兆瓦级制氢—储氢—氢能发电的全链条技术贯通。该示范站是国内首次对具有全自主知识产权“制、储、发”氢能技术的全面验证和工程应用。

　　2023年3月25日，国家重点研发计划中的固态储氢开发项目率先在广东广州和云南昆明实现并网发电。这是我国首次利用光伏发电制成固态氢能并成功应用于电力系统，对于推进可再生能源大规模制氢、加快建成新型电力系统具有里程碑意义。固态储氢解决了“绿电”与“绿氢”灵活转换的难题，这一重大变革性技术，未来有望成为支撑电力系统向高级形态演化的重要驱动力量。

　　中国电力科学研究院有限公司技术战略研究中心主任闫华光认为，电氢耦合可提升电力系统灵活性，谷电制氢、氢能发电及热电联供系统将在园区、备用电源领域等特定场景下得到进一步推广应用。随着风光新能源发电量占比不断攀升，当占比超过50%时，氢储能电站作为大规模长周期跨季节储能方式，其作用和优势会进一步凸现。

其他领域氢能应用屡获突破

　　除了在交通领域和电力领域的应用范围不断拓展外，氢能在化工、建筑、冶金等领域的应用也在不断拓展。

　　在化工领域，中国寰球工程有限公司北京分公司工艺部副主任唐硕认为，发挥氢能的枢纽作用，不断突破创新氢能与绿色化工技术，构建新能源与化工耦合发展的新格局，是解决全球气候危机，深度降低二氧化碳排放的重要手段，是重构全球能源供应体系，解决可再生能源消纳的重要方式。从化工领域用氢企业产量来看，据不完全统计，我国2022年合成氨产量约为6000万吨、合成甲醇产量约8100万吨，其氢气需求量分别达到约1059万吨、1012万吨。从项目分布区域来看，主要集中在可再生资源丰富的“三北”地区，其中内蒙古多伦风光储氢制绿氨项目规模达到60万吨，内蒙古赤峰风光制绿氢绿氨一体化示范项目、内蒙古通辽储氢氨一体化零碳产业园、辽宁台安新能源制氢制氨项目的规划绿氢合成氨产能均达到30万吨级别。

　　在建筑领域，氢能可作为清洁能源解决建筑用能问题，通过氢燃料电池系统，将氢能转化为电能和热能；热能通过热泵可转化为冷能，配合储热（冷）水设施，用于建筑日常用电、夏季制冷和冬季取暖。2022年8月1日，世界首个实用化和规模化零碳智慧能源中心——陕西榆林科创新城零碳分布式智慧能源中心示范项目建成投用。该项目是世界上首个实现包含氢能在内的零碳多能源供需系统实用化和规模化的示范应用，为实现碳达峰碳中和目标提供了新的技术路径。

　　在冶金领域，2022年2月，中国宝武湛江钢铁零碳示范工厂百万吨级氢基竖炉开工建设。该项目是国内首套百万吨级氢基竖炉，也是首套集成氢气和焦炉煤气进行工业化生产的直接还原生产线，项目投产后对比传统铁前全流程高炉炼铁工艺同等规模铁水产量，每年可减少二氧化碳排放50万吨以上。

　　责任编辑：沈馨蕊